Calculadora de escalonamento de lote

O fator de escala é uma razão entre dois tamanhos de lote, e aplicá-lo a uma quantidade de um componente é uma única multiplicação. A suposição dobrada dentro dessa multiplicação é que todas as propriedades do processo que importam são proporcionais ao tamanho de lote, de modo que as razões entre componentes, a ordem de adição, a temperatura e os tempos ficam exatamente onde estavam. É uma suposição forte e é todo o conteúdo do cálculo. A calculadora aplica-a fielmente e não tem maneira nenhuma de a testar contra o processo físico.

Ajuda ser preciso sobre o que a linearidade prevê e o que não prevê. Prevê uma quantidade: dez passa a cinquenta com um fator de cinco, para todos os componentes, sem exceção. Não prevê um rendimento, uma velocidade, uma pureza, um tamanho de partícula nem uma duração. Nada nesta aritmética garante que um processo que alcançou um determinado resultado no tamanho base o alcance com cinco vezes o volume, e a calculadora de percentagem de rendimento mede esse desfecho em vez de o prever, e é essa a distinção que esta página existe para traçar. Uma receita escalada é uma estimativa do que tentar, não uma previsão do que se vai obter.

O fator é também fácil de ler mal na direção que importa. Um fator de 0.2 é uma redução a um quinto e não uma redução de vinte por cento, e um fator de 5 dá cinco vezes o componente e não cinco por cento a mais dele. Corra a aritmética num componente antes de ler seja o que for: se a quantidade escalada desse componente parecer errada, nada nos outros merece ser lido. E aplique o mesmo fator a todos os componentes. Uma receita escalada seletivamente não é um erro aritmético mas outra receita, e é a maneira mais fácil de produzir um processo que ninguém validou.

Várias coisas deixam de ser proporcionais à medida que o volume cresce, e as duas primeiras mordem quase de imediato. A geometria do recipiente não escala, porque duplicar cada dimensão linear multiplica o volume por oito e não por dois, pelo que um recipiente construído para o dobro do material tem outra profundidade, outra forma e outro padrão de fluxo. A potência de mistura por unidade de volume baixa enquanto a distância que o fluido tem de percorrer para se tornar uniforme aumenta, por isso o tempo necessário para homogeneizar sobe apesar de o tempo de agitação escrito não ter mudado um segundo. O espaço livre por cima do líquido também muda, e tudo o que é sensível a uma fase gasosa encontra outro recipiente.

O comportamento térmico é a outra falha quase universal, e decorre da mesma geometria. Uma velocidade de reação por unidade de volume pode manter-se igual numa escala linear enquanto o calor libertado por unidade de volume sobe, porque a superfície disponível para o remover baixa em relação ao volume que o produz. O resultado é um núcleo mais quente, um regresso mais lento à temperatura alvo e, onde o material é sensível, uma distribuição de produtos diferente. A transferência de massa comporta-se do mesmo modo: um recipiente maior dá um caminho de difusão mais longo, por isso tudo o que é limitado pela dissolução ou pela transferência entre fases abranda na proporção do comprimento e não na do volume.

A solubilidade e a nucleação estão mais longe no mesmo eixo. Uma concentração que era facilmente solúvel torna-se sobressaturada quando a velocidade de arrefecimento muda com a escala, e uma solução sobressaturada que nucleou de forma limpa num recipiente pequeno pode manter-se transparente ou precipitar de uma vez num grande. O precipitado e o tamanho do cristal são fixados pela velocidade a que a sobressaturação é aliviada contra a velocidade a que os núcleos aparecem, e as duas coisas deslocam-se com a mistura e com a transferência de calor. Nada disto é exótico. É a razão vulgar pela qual um processo que funciona num tamanho precisa de ser reotimizado noutro, e nada disso é visível no fator devolvido aqui.

Nem tudo numa receita é multiplicado pelo fator, e o teste é o que a instrução diz de facto e não aquilo que parece querer dizer. Tudo o que é especificado como uma razão, uma percentagem, uma concentração ou uma proporção é definido relativamente ao lote e tem de escalar com ele. Tudo o que é especificado como uma quantidade absoluta, uma carga fixa de catalisador, uma quantidade de semente ou um ajuste feito a um valor medido e não a um volume calculado é definido independentemente do tamanho e não pode escalar. Onde uma solução estoque fornece um componente, o volume dessa solução estoque escala para que a massa que entrega escale com ele, e é na calculadora de solução estoque que esse volume é recalculado.

É aqui que uma receita escalada deixa discretamente de ser a receita que foi validada. Um catalisador adicionado como massa fixa em vez de como fração de carga foi provavelmente fixado por uma razão ligada ao tamanho original, e multiplicá-lo muda o processo em vez de o reproduzir. Ao escalar, escreva a nova receita por inteiro e confira cada linha contra a redação original em vez de aplicar um fator geral, e resolva qualquer ambiguidade antes de começar. Onde um componente chega como um passo de diluição em vez de como um volume, a calculadora de diluição C1V1 é o que mantém a concentração resultante fixa enquanto os volumes se movem.

Reduzir a escala não é seguro só porque é mais pequeno. A razão entre superfície e volume mexe no sentido errado, por isso as perdas para o vidro, para os filtros e para as ferramentas de transferência tornam-se uma fração maior de um lote menor. O volume morto no recipiente e nas pipetas deixa de ser desprezável, e o erro de pesagem também, porque a tolerância absoluta de uma balança é uma massa fixa e dividir essa massa fixa por um lote menor dá um erro relativo maior. Uma receita que funciona num copo pode falhar num frasco exatamente por estas razões.

A aritmética de volumes pequenos é o mesmo ponto visto numericamente, e o guia sobre arredondamento e volumes pequenos cobre-o em detalhe. A disciplina útil é decidir que medições vão suportar o resultado e mantê-las confortavelmente afastadas da resolução do equipamento, em vez de calcular com cuidado e depois pesar no limite do que uma balança consegue ler. Quando forem necessárias muitas amostras a partir do lote menor, a calculadora de preparação de amostras trata do lado do volume disso, e o teste honesto de se a escala se manteve é uma percentagem de recuperação por passo medida no novo tamanho e não a suposição de que se transferiu.